(57)【要約】【課題】  蓄電装置が新旧混在するようなケースや新品でも製品ばらつきがあるケースでは、各蓄電装置の温度の間に差がつきやすくなるため劣化に差がつきやすい。このため蓄電装置全体としての充放電電力をできるだけ遵守する範囲で、蓄電装置温度のばらつきをできるだけ少なくするように、各蓄電装置への充放電電流を決定することで各蓄電装置の温度差をできるだけなくし、劣化の差を減らすことを課題とする。【解決手段】  一つ以上の蓄電素子を接続した蓄電装置と、前記蓄電装置の入出力電力を変換する電力変換装置と、を有し、前記蓄電装置と前記電力変換装置とが複数個並列に接続される電源回路制御システムであって、前記蓄電装置の温度を監視する蓄電装置監視装置と、前記蓄電装置監視装置から前記蓄電装置の温度情報を受け取り、前記電力変換装置へ充放電電流指令を出力する制御器と、を有することを特徴とする電源回路制御システム。【選択図】図１
2010124575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つ以上の蓄電素子を接続した蓄電装置と、
前記蓄電装置の入出力電力を変換する電力変換装置と、を有し、
前記蓄電装置と前記電力変換装置とが複数個並列に接続される電源回路制御システムであって、
前記蓄電装置の温度を監視する蓄電装置監視装置と、
前記蓄電装置監視装置から前記蓄電装置の温度情報を受け取り、前記電力変換装置へ充放電電流指令を出力する制御器と、
を有することを特徴とする電源回路制御システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記制御器は、前記蓄電装置監視装置から受け取る前記蓄電装置の温度情報と、複数の前記蓄電装置の温度を平均化して算出する目標蓄電装置温度と、の差分から前記蓄電装置の充放電電流指令を算出し、前記電力変換器へ前記充放電電流指令を出力することを特徴とする電源回路制御システム。
【請求項３】
請求項１において、
前記制御器は、前記蓄電装置監視装置から受け取る前記蓄電装置の温度情報と、前記蓄電装置の電流−上昇温度特性と、から前記蓄電装置の充放電電流指令を算出し、前記電力変換器へ前記充放電電流指令を出力することを特徴とする電源回路制御システム。
【請求項４】
蓄電素子を一つ以上接続した蓄電装置と、
前記蓄電装置の入出力電力を変換する第２の電力変換装置と、を有し、
前記蓄電装置と前記第２の電力変換装置とが複数個並列に接続され、
複数の前記第２の電力変換装置と接続される第１の電力変換装置を有する電源回路制御システムであって、
前記蓄電装置の温度および充電量を監視する蓄電装置監視装置と、
前記蓄電装置監視装置が監視する前記蓄電装置の温度および充電量の情報を前記蓄電装置監視装置から受け取り、前記電力変換装置へ充放電電流指令を出力する制御器と、
を有することを特徴とする電源回路制御システム。
【請求項５】
請求項４において、
前記制御器は、前記蓄電装置監視装置から受け取る前記蓄電装置の温度情報と、複数の前記蓄電装置の温度を平均化して算出する目標蓄電装置温度と、の差分から前記蓄電装置の充放電電流指令を算出し、前記電力変換器へ前記充放電電流指令を出力することを特徴とする電源回路制御システム。
【請求項６】
請求項４において、
前記制御器は、前記蓄電装置監視装置から受け取る前記蓄電装置の温度情報と、前記蓄電装置の電流−上昇温度特性と、から前記蓄電装置の充放電電流指令を算出し、前記電力変換器へ前記充放電電流指令を出力することを特徴とする電源回路制御システム。
【請求項７】
請求項５において、
前記制御器は、算出した前記蓄電装置の前記充放電電流指令が当該蓄電装置の充電量から定まる最大充放電電流を超える場合には、当該蓄電装置の入出力電力を変換する前記第２の電力変換装置へ前記最大充放電電流を充放電電流指令として出力することを特徴とする電源回路制御システム。
【請求項８】
請求項７において、
前記最大充放電電流と前記充放電電流指令との差分は、前記充放電電流指令が前記最大充放電電流を超えない他の蓄電装置の充放電電流指令に分配することを特徴とする電源回路制御システム。
【請求項９】
一つ以上の蓄電素子を接続した蓄電装置と、
前記蓄電装置の入出力電力を変換する第２の電力変換装置と、を有し、
前記蓄電装置と前記第２の電力変換装置とが複数個並列に接続され、
一方側を前記第２の電力変換装置と接続され、他方側を鉄道車両駆動用の電動機と接続される第１の電力変換装置を有するハイブリッド鉄道車両用電源回路制御システムであって、
前記蓄電装置の温度および充電量を監視する蓄電装置監視装置と、
前記蓄電装置監視装置の監視する前記蓄電装置の温度および充電量の情報を前記蓄電装置監視装置から受け取り、前記第２の電力変換装置へ充放電電流指令を出力する制御器と、
を有することを特徴とするハイブリッド鉄道車両用電源回路制御システム。
【請求項１０】
請求項９において、
前記制御器は、前記蓄電装置監視装置から受け取る前記蓄電装置の温度情報と、複数の前記蓄電装置の温度を平均化して算出する目標蓄電装置温度と、の差分から前記蓄電装置の充放電電流指令を算出し、前記電力変換器へ前記充放電電流指令を出力することを特徴とするハイブリッド鉄道車両用電源回路制御システム。
【請求項１１】
請求項９において、
前記制御器は、前記蓄電装置監視装置から受け取る前記蓄電装置の温度情報と、前記蓄電装置の電流−上昇温度特性と、から前記蓄電装置の充放電電流指令を算出し、前記電力変換器へ前記充放電電流指令を出力することを特徴とするハイブリッド鉄道車両用電源回路制御システム。
【請求項１２】
請求項１０において、
前記制御器は、算出した前記蓄電装置の前記充放電電流指令が当該蓄電装置の充電量から定まる最大充放電電流を超える場合には、当該蓄電装置の入出力電力を変換する前記第２の電力変換装置へ前記最大充放電電流を充放電電流指令として出力することを特徴とするハイブリッド鉄道車両用電源回路制御システム。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記最大充放電電流と前記充放電電流指令との差分は、前記充放電電流指令が前記最大充放電電流を超えない他の蓄電装置の充放電電流指令に分配することを特徴とするハイブリッド鉄道車両用電源回路制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電素子を多数組み合わせ使用する蓄電装置、特に、複数個の蓄電素子を直列接続した蓄電装置をさらに複数群並列接続し、使用する電源回路システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
蓄電装置、特に二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を応用し各種のエネルギーの有効利用が提案されている。最近では、二次電池を直列に接続するのみでなくさらにこれを多数並列接続し大パワーに対応する検討が進められている。二次電池は各々内部抵抗を有しており、その内部抵抗は製造バラツキや、経年によって増加する。また、見かけ上の容量も製造バラツキや、経年によって減少する。このため、ある程度使用した後二次電池の一部交換などを行う場合、内部抵抗や電池容量の大きな差が内在した状態で使用する可能性がある。
【０００３】
従来の技術として、このような問題を解決するために、並列につながれた蓄電装置において、蓄電装置の過充放電を起こさないように、直列毎にスイッチおよび監視手段を設け、例えば、放電の場合では、蓄電装置の充電量に差がある場合に、最も高いもののみを接続することで蓄電装置を使用し、次に高い充電量に到達した場合に、同じ充電量である蓄電装置を接続して使用する方法が示されている。また、過充放電を起こしそうな蓄電装置のスイッチを開放することで、過充放電を防ぐ方法が示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−５２８０７０号公報
【特許文献２】特開２００５−１６８２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの発明では蓄電装置の温度を考慮していない。一般に、蓄電装置の温度が上がるほど劣化しやすいと言われており、新旧混在するようなケースや新品でも製品ばらつきがあるケースでは、各蓄電装置の温度の間に差がつきやすくなるため劣化に差がつきやすい。
【０００６】
本発明の目的は、蓄電装置温度のばらつきをできるだけ少なくし、蓄電装置の劣化の差を減らすことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、少なくとも、一つ以上の蓄電池を接続した蓄電装置と、前記蓄電装置の入出力電力を変換する電力変換装置と、を有し、前記蓄電装置と前記電力変換装置とが複数個並列に接続される電源回路制御システムであって、前記蓄電装置の温度を監視する蓄電装置監視装置と、
前記蓄電装置監視装置から前記蓄電装置の温度情報を受け取り、前記電力変換装置へ充放電電流指令を出力する制御器と、を有することにより、上記課題を解決するものである。
【発明の効果】
【０００８】
上記の電源回路制御システムにより、蓄電装置の温度のばらつきを抑制することができ、蓄電装置の劣化の差を減らすことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の具体的なシステム構成について図１を用いて説明する。
【００１０】
蓄電素子を複数個直列接続した蓄電装置１０１１，１０１２，…，１０１Ｎと、前記蓄電装置１０１１，１０１２，…，１０１Ｎの温度および充電量１０６１，１０６２，…，１０６Ｎをそれぞれ監視する蓄電装置監視装置１０２１，１０２２，…，１０２Ｎと、充放電電流指令１０８１，１０８２，…，１０８Ｎと蓄電装置１０１１，１０１２，…，１０１Ｎの充放電が一致するように制御される第２の電力変換装置１０４１，１０４２，…，１０４Ｎと、前記第２の電力変換装置１０４１，１０４２，…，１０４Ｎと、電力を相互変換し駆動用モータと接続される第１の電力変換装置１０３と、を有する電源回路制御システムにおいて、蓄電装置全体への充放電電流要求１０７と温度および充電量１０６１，１０６２，…，１０６Ｎに基づき、前記第２の電力変換装置１０４１，１０４２，…，１０４Ｎに充放電電流指令１０８１，１０８２，…，１０８Ｎを与える制御器１０５を有するシステム構成である。
【００１１】
鉄道車両における実施形態において、鉄道車両の運行ダイヤ等により運行速度や停止位置などが予め決められているため、運行に必要な駆動力は予め定めることができる。蓄電装置全体への充放電電流要求１０７は、上記の運行に必要な駆動力や運行効率を考慮して、運転士や列車運行制御装置により定められる。
【００１２】
次に制御器１０５の処理フローについて図２を用いて説明する。
【００１３】
情報分配機能２０１を用いて、温度および充電量１０６１，１０６２，…，１０６Ｎを、それぞれ各蓄電装置温度２０２１，２０２２，…，２０２Ｎと各蓄電装置充電量２０３１，２０３２，…，２０３Ｎに分ける。なお、各蓄電装置充電量２０３１，２０３２，…，２０３Ｎはこの図では使用しないため省略する。
【００１４】
次に、平均化処理部２０４は、各蓄電装置温度２０２１，２０２２，…，２０２Ｎから、蓄電装置平均温度２０５を算出する。
【００１５】
次に、蓄電装置充放電電流指令算出部２０６は、前記第１の電力変換装置１０３に入力される放電電力１０７，前記蓄電装置平均温度２０５、及び各蓄電装置温度２０２１，２０２２，…，２０２Ｎを基に充放電電流指令１０８１，１０８２，…，１０８Ｎを算出する。この算出の方法について、図３を用いて説明する。
【００１６】
図３は、蓄電装置充放電電流指令算出部２０６の処理フローである。
【００１７】
ステップ３０１では、前記蓄電装置平均温度２０５から各蓄電装置温度２０２１，２０２２，…，２０２Ｎをそれぞれ引くことで、各蓄電装置のΔＴ(ｉ)｛ｉ＝１，２…Ｎ｝を算出する。次にステップ３０２に進む。
【００１８】
ステップ３０２では、ステップ３０１で算出した各蓄電装置のΔＴ(ｉ)｛ｉ＝１，２…Ｎ｝を基に、ΔＴ(ｉ)＞０になっているものの和Ｘを算出する。次にステップ３０３に進む。
【００１９】
ステップ３０３では、ステップ３０１で算出した各蓄電装置のΔＴ(ｉ)｛ｉ＝１，２…Ｎ｝を基に、ΔＴ(ｉ)＞０｛ｉ＝１，２…Ｎ｝かどうかを判断し、ΔＴ(ｉ)＞０｛ｉ＝１，２…Ｎ｝であればステップ３０４に進む。ΔＴ(ｉ)＞０｛ｉ＝１，２…Ｎ｝でなければステップ３０５に進む。
【００２０】
ステップ３０４では、ステップ３０１で算出した各蓄電装置のΔＴ(ｉ)｛ｉ＝１，２…Ｎ｝とステップ３０２で算出したＸを基に、各蓄電装置に対する配分割合Ｂ(ｉ)｛ｉ＝１，２…Ｎ｝を（式１）で計算する。
【００２１】
【数１】
2010124575.tif 000003
【００２２】
次にステップ３０６に進む。
【００２３】
一方ステップ３０５では、各蓄電装置に対する配分割合Ｂ(ｉ)｛ｉ＝１，２…Ｎ｝を０とし、ステップ３０６に進む。
【００２４】
ステップ３０６では、ステップ３０４あるいはステップ３０５で得られた各蓄電装置に対する配分割合Ｂ(ｉ)｛ｉ＝１，２…Ｎ｝と、前記第１の電力変換装置１０３に入力される放電電力１０７から求まる放電電流Iallを基に、充放電電流指令１０８１，１０８２，…，１０８Ｎを（式２）で決定する。なお、（式２）では各蓄電装置に対する電流指令１０８１，１０８２，…，１０８ＮをＩ(１)，Ｉ(２)…，Ｉ(Ｎ)で置き換えている。
【００２５】
【数２】
2010124575.tif 000004
【００２６】
以上の処理により、各蓄電装置に対する充放電電流指令１０８１，１０８２，…，１０８Ｎが求まる。
【００２７】
上記のような方法により充放電電流指令を算出し、蓄電装置の充放電を行うことにより、蓄電装置全体としての充放電電力量をできるだけ遵守する範囲において、蓄電装置温度のばらつきを少なくし、蓄電装置の劣化の差を減らすことが可能となる。
【００２８】
この制御の例を図４を用いて示す。
【００２９】
図４は、Ｎ＝３、すなわち第１の電力変換装置１０３に３つの蓄電装置が並列につながった場合であり、蓄電装置１，２，３のそれぞれの温度は、１０，１２，１７，この３つの蓄電装置の平均温度は１３、第１の電力変換装置１０３入力される蓄電装置群全体への充放電電流要求１０７か求まる放電電流Iall＝１００の場合である。
【００３０】
ステップ３０１で、ΔＴ(ｉ)｛ｉ＝１，２，３｝を算出すると、蓄電装置１，２，３のそれぞれのΔＴ(ｉ)｛ｉ＝１，２，３｝は、３，１，−４となる。次にステップ３０２でΔＴ(ｉ)＞０｛ｉ＝１，２，３｝となるものの和Ｘを算出すると、蓄電装置１および２が該当するからＸ＝３＋１＝４となる。次にステップ３０３でΔＴ(ｉ)＞０｛ｉ＝１，２，３｝かどうかの判定処理により、蓄電装置１および２はステップ３０４に、蓄電装置３はステップ３０５に進む。ステップ３０４では、蓄電装置１および２の配分割合Ｂ(ｉ)｛ｉ＝１，２，３｝を計算する。この計算を実施すると、蓄電装置１，２のそれぞれの配分割合Ｂ(ｉ)は、Ｂ(１)＝３／４，Ｂ(２)＝１／４となる。また、ステップ３０５では、蓄電装置３の配分割合Ｂ(３)を０とする。これらの処理後、ステップ３０６にて、蓄電装置１，２，３のそれぞれの放電電流Ｉ(ｉ)｛ｉ＝１，２，３｝が計算され、それぞれＩ(１)＝７５（＝１００×３／４），Ｉ(２)＝２５（＝１００×１／４），Ｉ(３)＝０（＝１００×０）となる。この処理を適時実施していく場合の動作例を図５に示す。
【００３１】
説明の都合上、Ｎ＝３、すなわち第１の電力変換装置１０３に３つの蓄電装置が並列につながる場合で説明する。
【００３２】
図５は、上から順に、時間−第１の電力変換装置１０３に入力される放電電力，時間−蓄電装置温度２０２１，２０２２，２０２３，時間−蓄電装置放電電流１０８１，１０８２，１０８３をそれぞれ示している。
【００３３】
各蓄電装置温度２０２１，２０２２，…，２０２Ｎが蓄電装置平均温度２０５よりも小さければ小さいほど充放電電流の絶対値が大きくなるようにすることから、蓄電装置に対する電流指令１０８３が最も大きくなるように配分される。また、蓄電装置温度２０２１は蓄電装置平均温度２０５よりも大きいから充放電電流指令１０８１は０となる。この処理を繰り返すと、蓄電装置温度２０２１は、充放電電流指令１０８１が０であるため充放電が行われないことから、蓄電装置の冷却により蓄電装置温度が下がる。一方、蓄電装置温度２０２３は、蓄充放電電流指令１０８３が最も大きくなるように配分されているため、最も早く上昇する。また、蓄電装置温度２０２２は、充放電電流指令１０８２が充放電電流指令１０８３に比べて低くなるように配分されているが、充放電が行われていることにより上昇する。これにより蓄電装置温度２０２１，２０２２，２０２３は蓄電装置平均温度２０５に近づいていく。
【００３４】
なお、この図例では放電にだけ着目して示しているが、充電の場合でも手法は同じである。
【００３５】
上記のように、各蓄電装置の温度を平均化して求め、目標蓄電装置温度に近づくように、各蓄電装置の充放電電流を決めることで、第１の目的である蓄電装置温度のばらつきを減らすことが可能となる。
【００３６】
また、蓄電装置の充放電に伴う上昇温度ΔＴは、蓄電装置の充放電電流をＩ、内部抵抗をＲ、熱時定数をＣとすると、
【００３７】
【数３】
2010124575.tif 000005
で求まることから、各蓄電装置に対する電流指令１０８１，１０８２，…，１０８ＮであるＩ(ｉ)｛ｉ＝１，２，３｝は、ステップ３０１で算出した各蓄電装置のΔＴ(ｉ)｛ｉ＝１，２…Ｎ｝と、各蓄電装置の内部抵抗Ｒ（ｉ)｛ｉ＝１，２…Ｎ｝および各蓄電装置の熱時定数Ｃ(ｉ)｛ｉ＝１，２…Ｎ｝を利用することで、
【００３８】
【数４】
2010124575.tif 000006
としても算出可能である。
【００３９】
さらに、図６のように温度や内部抵抗に応じてあらかじめ電流−上昇温度特性を作成しておくことで、Ｉ(ｉ)｛ｉ＝１，２，３｝を決定しても良い。
【００４０】
なお、図１の構成を鉄道車両に適用した場合について、図７を用いて説明する。
【００４１】
図７は、車両の中に蓄電装置のほかにエンジン，発電機を搭載したシリーズハイブリッド鉄道車両を想定している。車両７０１は、列車のうち３つの車両に電動機７０２が搭載され、この複数の電動機７０２によって列車全体が駆動される。尚、電動機７０２が搭載されている車両は３両に限られるものではなく、また運転台７１０が搭載されている先頭車両に電動機７０２が搭載されていなくても良い。また、蓄電装置１０１１，１０１２および第２の電力変換装置１０４１，１０４２はそれぞれ３つの車両のうち２つにしか搭載されていないが、搭載される車両は２両に限られるものではない。さらに発電装置７０４から第３の電力変換装置７０３は全車両に搭載されているが、全車両に搭載されていなくても良い。
【００４２】
車両７０１は運転台７１０からの指令に基づき列車制御装置７０９にて第１の電力変換装置１０３１，１０３２，１０３３を制御する制御装置７１１に指令を送り、その指令に基づき発電装置７０４と蓄電装置１０１１，１０１２を動作させることで走行する。
【００４３】
電動機７０２としては、３相交流電動機（誘導電動機又は同期電動機）が一般的である。この電動機７０２に電力を供給するために、通常は蓄電装置１０１１，１０１２の直流電力を第２の電力変換装置１０４１，１０４２が、電圧電流の相互変換を実施し、その電力を第１の電力変換装置１０３１，１０３２，１０３３で交流化されて、それぞれの電動機７０２に供給される。またこの第１の電力変換装置１０３１，１０３２，１０３３には、蓄電装置１０１１あるいは１０１２から第２の電力変換装置１０４１，１０４２を介した電力のみならず、発電装置７０４から第３の電力変換装置７０３を介して電力が供給される。発電装置７０４は、例えばディーゼルエンジン等の動力発生装置（以下、エンジンと略称）と発電機が組合されて構成される。このエンジンは、排気を制御することによって、排気ブレーキとして働かせることが可能である。尚、発電装置７０４はディーゼルエンジンと発電機の組み合わせに限られるものではなく、例えば燃料バッテリを採用しても良い。
【００４４】
鉄道車両の場合、走行に要する電力は非常に大きく、電圧を低めにすると流れる電流が増加し第１の電力変換装置などに使用する素子の耐圧をあげざるを得なくなる。一方、第１の電力変換装置の直流部電圧に比べて、蓄電素子の電圧は小さく、前記蓄電素子を多数個直列に接続した蓄電装置とすることで、電圧を確保する必要がある。しかし、このように蓄電素子の直列数を増加させた場合には、その中の１つの蓄電素子が故障した場合に同じ直列に所属する蓄電素子は使用することができないため、蓄電装置の性能の大幅な悪化となる。
【００４５】
この時、第２の電力変換装置を設けることで、第１の電力変換装置の電圧と蓄電素子が多数接続した蓄電装置の電圧とが異なったとしても、第２の電力変換装置を昇降圧チョッパとして動作することで、第１の電力変換装置と蓄電装置との電力の相互授受を可能となる。これにより、蓄電素子の直列数や、第１の電力変換装置の素子に依存したシステム作りを行う必要がなくなる。
【００４６】
次に、第２の実施例について説明する。
【００４７】
蓄電装置の一部が最大充放電電流を超過する場合についての制御を説明する。
【００４８】
図８に制御ブロックを示す。なお、図２と同一の構成は同じ符号で記し説明を省略する。図７の構成で図２と異なるのは、図２の構成では使用する必要のない各蓄電装置充電量２０３１，２０３２，…，２０３Ｎと、蓄電装置充放電電流指令算出部２０６で算出した充放電電流指令２０７１，２０７２，…，２０７Ｎ（図２では１０８１，１０８２，…，１０８Ｎとしている）を基に、新しい充放電電流指令１０８１，１０８２，…，１０８Ｎを算出する蓄電装置充放電電流判定部６０１を設けたことである。
【００４９】
蓄電装置充放電電流判定部６０１について図９を用いて説明する。
【００５０】
蓄電装置充放電電流判定部６０１は、蓄電装置充放電電流指令算出部２０６で算出した充放電電流指令２０７１，２０７２，…，２０７Ｎをこの制御フローで使用する充放電電流指令８０１１，８０１２，…，８０１Ｎに置き換える電流設定部９０１と、各蓄電装置の充電量から各蓄電装置の最大充放電電流９０３１，９０３２，…，９０３Ｎを決定する最大充放電電流算出部９０２と、各蓄電装置への充放電電流指令と最大充放電電流算出部９０２で決定された蓄電装置最大充放電電流とを比較し、蓄電装置最大充放電電流を超えている場合には、該当する蓄電装置への充放電指令を最大充放電電流とし、その超過分を、最大充放電電流を超えない蓄電装置に分配するのを繰り返し、すべての蓄電装置への充放電電流指令が最大充放電電流以下となるように各蓄電装置への充放電電流指令１０８１，１０８２，…，１０８Ｎを決定する最大充放電電流判定部９０４により構成される。
【００５１】
図１０に蓄電装置充放電電流判定部６０１の制御フローを説明する。
【００５２】
ステップ８０１では、電流設定部９０１の動作が行われ、蓄電装置充放電電流指令算出部２０６で算出した充放電電流指令２０７１，２０７２，…，２０７Ｎを充放電電流指令８０１１，８０１２，…，８０１Ｎとして設定する。次にステップ８０２に進む。
【００５３】
ステップ８０２では、各蓄電装置の充電量から各蓄電装置の最大充放電電流を決定する最大充放電電流算出部９０２が行われ、各蓄電装置充電量を基に、各蓄電装置の最大充放電電流指令９０３１，９０３２，…，９０３Ｎを算出する。次に、ステップ８０３に進む。なお、ステップ８０３以降の動作は最大充放電電流判定部９０４の動作となる。
【００５４】
ステップ８０３では、各蓄電装置に対して、充放電に余力がある場合は１、充放電に余力がない場合には０とする充放電余力フラグを設定する。ここでは、初期化のためすべての蓄電装置の充放電余力フラグは１とする。次にステップ８０４に進む。
【００５５】
ステップ８０４では、ステップ８０１で求めた充放電電流指令８０１１，８０１２，…，８０１Ｎが、ステップ８０２で求めた各蓄電装置の最大充放電電流指令９０３１，９０３２，…，９０３Ｎ以上となっているものを探し、該当する各蓄電装置のフラグを０とするとともにその該当数Ｘを求める。さらに、該当する各蓄電装置に対して、各蓄電装置に対する電流指令と各蓄電装置の最大充放電電流指令の差Ｈ(ｉ)｛ｉ＝１，２，…Ｎ｝を計算する。なお、Ｈ(ｉ)｛ｉ＝１，２，…Ｎ｝を計算する前に、Ｈ(ｉ)｛ｉ＝１，２，…Ｎ｝の初期化を実施する。また、該当する各蓄電装置の電流指令を各蓄電装置の最大充放電電流指令に置き換える。次にステップ８０５に進む。
【００５６】
ステップ８０５では、ステップ８０４で算出したＨ(ｉ)｛ｉ＝１，２，…Ｎ｝の和である配分不足量Ｒを計算する。次にステップ８０６に進む。
【００５７】
ステップ８０６では、蓄電装置のフラグが１である各蓄電装置は、最大充放電電流指令に対して、まだ余裕があることから、ステップ８０５で算出した不足した配分不足量Ｒを等配分することで充放電電流指令を増加する。ステップ８０４で余力のない蓄電装置の数Ｘを求めているから、蓄電装置のフラグが１である蓄電装置数はＮ−Ｘである。このため、Ｒ／（Ｎ−Ｘ）が、蓄電装置のフラグが１である各蓄電装置の充放電電流指令に加えられる値となる。これにより、新しい充放電電流指令８０１１，８０１２，…，８０１Ｎを算出し、ステップ８０７に進む。
【００５８】
ステップ８０７では、充放電電流指令８０１１，８０１２，…，８０１Ｎと最大充放電電流指令９０３１，９０３２，…，９０３Ｎを比較し、充放電電流指令８０１１，８０１２，…，８０１Ｎが、最大充放電電流指令９０３１，９０３２，…，９０３Ｎ以下であるかを判断し、該当する数Ｗをカウントする。次にステップ８０８に進む。
【００５９】
ステップ８０８では、Ｗ＝Ｎである場合、または充放電余力フラグがすべて０の場合には、ステップ８０９に進む。充放電余力フラグがすべて０ではなく、Ｗ＜Ｎの場合には、ステップ８０４に戻る。
【００６０】
ステップ８０９では、Ｗ＝Ｎである場合は、充放電電流指令８０１１，８０１２，…，８０１Ｎを充放電電流指令１０８１，１０８２，…，１０８Ｎとして出力する。一方、充放電余力フラグがすべて０の場合は、各蓄電装置に対する放電指令９０３１，９０３２，…，９０３Ｎを充放電電流指令１０８１，１０８２，…，１０８Ｎとして出力する。
【００６１】
以上の処理を繰り返すことで、充放電電流指令１０８１，１０８２，…，１０８Ｎが算出できる。
【００６２】
上記のように、各蓄電装置として遵守しなければいけない最大充放電電流以下とし、前記決定された各蓄電装置の充放電電流が最大充放電電流を超えていた場合には、該当する蓄電装置の充放電電流を最大充放電電流に変更し、過不足が生じる充放電電流を最大充放電電流を超えていない蓄電装置に等配分することで、蓄電装置全体としての充放電電流をできるだけ損なわないようにする。さらに、各蓄電装置の蓄電量を基に、各蓄電装置の最大充放電電流を決めることで、蓄電装置の安全性を考慮することができる。これらの制御により、蓄電装置全体としての充放電電流をできるだけ損なわないようにするとともに、各蓄電装置として遵守しなければいけない最大充放電電流以下とすることができ、温度差を小さくすることが可能となり、蓄電装置のばらつきをできるだけ少なくし、劣化の差をへらすことができる。
【００６３】
この制御フローを用いた場合の例を図１１〜図１７に示す。
【００６４】
図１１〜図１７は、Ｎ＝４の場合、すなわち第１の電力変換装置１０３に４つの蓄電装置が並列につながる場合で説明する。なお、各蓄電装置１〜４の放電電流指令の初期値は、それぞれ、１２５，６０，８０，９０とし、充電量から決定される最大充放電電流は８５，１００，６０，１２５とする。
【００６５】
図１１はステップ８０１終了後の図を示している。ステップ８０１では、電流設定部９０１の動作が行われ、各蓄電装置の放電電流指令が入力される。このため、各蓄電装置１〜４がそれぞれ、１２５，６０，８０，９０が設定される。
【００６６】
次に、図１２はステップ８０２終了後の図を示している。ここでは、各蓄電装置の充電量から各蓄電装置の最大充放電電流を決定する最大充放電電流算出部９０２が行われ、各蓄電装置充電量を基に、各蓄電装置の最大充放電電流指令を算出する処理が行われる。このため、８５，１００，６０，１２５が設定される。
【００６７】
次に、図１３はステップ８０３終了後の図を示している。ここでは、初期化のため、各蓄電装置に対して、充放電に余力がある１が設定される。
【００６８】
次に、図１４はステップ８０４終了後の図を示している。ここでは、ステップ８０１で求めた充放電電流指令が、ステップ８０２で求めた各蓄電装置の最大充放電電流指令以上となっているものを探し、該当する各蓄電装置のフラグを０とするとともにその該当数Ｘを求める。このため、ステップ８０１で求めた蓄電装置１，３の充放電電流指令が、ステップ８０２で求めた蓄電装置１，３それぞれの最大充放電電流指令以上となっているため蓄電装置１および３のフラグが０となる。また、該当数Ｘ＝２となる。さらに、該当する各蓄電装置に対して、充放電電流指令と各蓄電装置の最大充放電電流指令の差Ｈ(ｉ)｛ｉ＝１，２，３，４｝を計算するため、蓄電装置１および３について、それぞれＨ(１)＝１２５−８５＝４０，Ｈ(３)＝８０−６０＝２０となる。
【００６９】
該当しない蓄電装置については計算しないため、Ｈ(２)＝０，Ｈ(４)＝０となる。また、該当する充放電電流指令を最大充放電電流指令に置き換えるため、蓄電装置１および３の充放電電流指令が、それぞれ８５，６０となる。
【００７０】
次に、図１５はステップ８０５終了後の図を示している。ステップ８０５では、ステップ８０４で算出したＨ(ｉ)｛ｉ＝１，２，３，４｝の和である配分不足量Ｒを計算するため、Ｒ＝ΣＨ(ｉ)＝６０となる。
【００７１】
次に、図１６はステップ８０６終了後の図を示している。ステップ８０６では、蓄電装置のフラグが１である各蓄電装置は、最大充放電電流指令に対して、まだ余裕があるため、ステップ８０５で算出した配分不足量Ｒを等配分する。ここで、該当するのは蓄電装置２と４である。また、ステップ８０４で余力のない蓄電装置の数Ｘ＝２が得られているから、蓄電装置のフラグが１である蓄電装置数は４−２＝２である。このため、６０／２＝３０を該当している蓄電装置２と４の充放電指令６０，９０にそれぞれ加えることで、９０，１２０が得られる。また、これにより新しい充放電電流指令が確定され、蓄電装置１〜４の充放電電流指令は、それぞれ８５，９０，６０，１２０となる。
【００７２】
次に、ステップ８０７で、充放電電流指令と最大充放電電流指令を比較し、充放電電流指令が、最大充放電電流指令以下であるかを判断し、該当する数Ｗをカウントするため、Ｗ＝４となる。
【００７３】
次に、ステップ８０８では、Ｗ＝Ｎであるためステップ８０９に進む。
【００７４】
図１７はステップ８０９終了後を示している。ステップ８０９では、Ｗ＝Ｎであるため、ステップ８０６で定めた充放電電流指令を蓄電装置充放電電流判定部６０１の結果である充放電電流指令として出力する。このため、蓄電装置１〜４の充放電電流指令は、それぞれ８５，９０，６０，１２０となる。
【００７５】
以上の制御を実施することで、蓄電装置全体としての充放電電流をできるだけ損なわないようにするとともに、各蓄電装置として遵守しなければいけない最大充放電電流以下とすることができ、温度差を小さくすることが可能となる。これにより第２の目的を達成する。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１の実施形態による電源回路制御システムの全体概略構成図。
【図２】本発明の第１の実施形態における制御器の制御ブロック図。
【図３】本発明の第１の実施形態における蓄電装置充放電電流指令算出部２０６の処理フロー。
【図４】本発明の第１の実施形態における蓄電装置充放電電流指令算出部２０６の処理例。
【図５】本発明の第１の実施形態における動作の一例。
【図６】蓄電池装置の電流−上昇温度特性図。
【図７】本発明を鉄道車両に適用した場合の構成図の一例。
【図８】本発明の第２の実施形態における制御器の制御ブロック図。
【図９】本発明の第２の実施形態における蓄電装置充放電電流判定部６０１の制御ブロック図。
【図１０】本発明の第２の実施形態における蓄電装置充放電電流判定部６０１の制御フロー。
【図１１】本発明の第２の実施形態における蓄電装置充放電電流判定部６０１の動作例におけるステップ８０１終了後の状態。
【図１２】本発明の第２の実施形態における蓄電装置充放電電流判定部６０１の動作例におけるステップ８０２終了後の状態。
【図１３】本発明の第２の実施形態における蓄電装置充放電電流判定部６０１の動作例におけるステップ８０３終了後の状態。
【図１４】本発明の第２の実施形態における蓄電装置充放電電流判定部６０１の動作例におけるステップ８０４終了後の状態。
【図１５】本発明の第２の実施形態における蓄電装置充放電電流判定部６０１の動作例におけるステップ８０５終了後の状態。
【図１６】本発明の第２の実施形態における蓄電装置充放電電流判定部６０１の動作例におけるステップ８０６終了後の状態。
【図１７】本発明の第２の実施形態における蓄電装置充放電電流判定部６０１の動作例におけるステップ８０９終了後の状態。
【符号の説明】
【００７７】
１０１１，１０１２，…，１０１Ｎ  蓄電装置
１０２１，１０２２，…，１０２Ｎ  蓄電装置監視装置
１０３  第１の電力変換装置
１０４１，１０４２，…，１０４Ｎ  第２の電力変換装置
１０５  制御器
１０６１，１０６２，…，１０６Ｎ  温度および充電量
１０７  蓄電装置群全体への充放電電流要求
１０８１，１０８２，…，１０８Ｎ  充放電電流指令
２０１  情報分配機能
２０２１，２０２２，…，２０２Ｎ  各蓄電装置温度
２０３１，２０３２，…，２０３Ｎ  各蓄電装置充電量
２０４  平均化処理部
２０５  蓄電装置平均温度
２０６  蓄電装置充放電電流指令算出部
２０７１，２０７２，…，２０７Ｎ，８０１１，８０１２，…，８０１Ｎ  充放電電流指令
６０１  蓄電装置充放電電流判定部
９０１  電流設定部
９０２  最大充放電電流算出部
９０３１，９０３２，…，７０３Ｎ  各蓄電装置の最大充放電電流指令
９０４  最大充放電電流判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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